관성 모멘트 측정 장치
(Experimental Apparatus for moment of Inertia)
★ 실험 목적
- 회전축에 대한 관성모멘트를 실험적으로 축정하고 이론적 계산과 비교한다.
★ 실험 준비물
- 회전대
- 고리달린 추 : 200g
- 버니어캘리퍼
- 수준기
- 초시계
- 자
- 지지대 고정 클램프
- 도르래 고정 클램프
- 관성모멘트 측정시료
고체 실린더 : 직경 250mm, 질량 약 3.7kg
속이 빈 실린더 ; 내경 220mm, 외경 250mm, 질량 약 3.9kg
둥근 막대 : 직경 40mm, 길이 249mm, 질량 약 2.5kg
네모난 막대 : 폭 54.5mm, 길이 249mm, 질량 약 2.3kg
★ 실험 원리
- 강체가 어떤 회전축을 중심으로 회전할 때의 관성모멘트를 라고 하면 이 때의 회전운동에너지 K.E(Kinetic Energy) 는
- (1)
으로 주어진다. 여기서 는 각속도(1초 동안 1라디안만큼 회전하는 속도)이다.
특별한 대칭을 갖는 물체에 대한 관성모멘트는 아래 표와 같다.
외형
관성모멘트
고체실린더
속이 빈 실린더
둥근막대
네모난 막대
그림에서와 같이 회전축에 대한 관성모멘트 인 회전대의 밑둥에 줄을 감고 도르래를 통하여 질량 인 물체에 연결하여 운동을 시킨다. 이 때 에너지 보존 법칙에 의하여, (에너지의 형태가 바뀌거나 한 물체에서 다른 물체로 에너지가 옮겨갈 때, 항상 계 전체의 에너지 총량은 변하지 않는다는 법칙) 물체들의 운동에너지와 위채에너지의 합은 일정하므로
- (2)
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2013.07.19
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